为了寻求能很好在高温恶劣环境下工作的耐热钢，研究学者们研制出不同化学成分的耐热钢，其中性能较好的当属P91/T91耐热合金钢，它是高温部件首选材料。P91耐热合金钢主要用于锅炉厚壁长管件以及蒸汽管道、汽轮转子等耐高温场所。国外已成功大批量生产P91大口径厚壁管，而我国在这一方面研究甚少，生产此类钢管的能力不足。因而有必要对P91材料的基础数据以及微观组织演化规律进行研究，掌握其高温下的变形规律，为实际垂直挤压生产大口径厚壁长管件提供理论依据。本文对P91耐热钢利用热模拟试验机GLEEBLE-3500进行单项热压缩实验，对实验数据进行分析，得到了P91的高温流动应力-应变曲线，并进行了金相实验，分析实验数据以及金相实验结果，将该流动应力-应变曲线作为数值模拟中材料的基础参数。分析实验数据，总结出，在高温低应变速率下，P91耐热钢越容易发生动态再结晶。将热模拟实验数据进行统计，线性回归分析得到了P91材料的高温动态再结晶数学模型。对P91材料进行晶粒长大实验，通过金相实验以及晶粒尺寸的评定，得到了不同温度不同保温下的晶粒长大数据。对晶粒长大实验得到的晶粒尺寸统计回归，得到了P91材料的高温晶粒长大数学模型公式。在有限元分析软件Deform中建立P91合金钢材料模型，导入其动态再结晶以及晶粒长大数学公式，模拟单项热压缩实验以及热挤压厚壁管的缩比实验。检验再结晶以及晶粒长大数学模型的准确性，同时得到了在不同挤压比下，平均晶粒尺寸的长大规律，即大的挤压比能够使组织得到细化同时对厚壁管的力学性能也有很大的提高。结合力学性能、组织性能以及挤压管表面质量综合考虑，选择挤压比在5—7范围内的进行挤压厚壁管是合理的。通过对挤压过程挤压比的影响规律分析，为实际挤压厚壁管提供了理论依据。